Jan.Pluta@if.pw.edu.pl
+ +
+ +
+ +
+ + +
+
+
+ +
+ +
+
+
+ +
+ +
Metody i techniki jądrowe
w środowisku, przemyśle i medycynie
Strona WWW – MTJ:
http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mtj/
Rok ak. 2021/22
Wykład 1. – 08.10.2021
Słowo wstępne
Fizyka i technika jądrowa wywołuje wiele emocji. Wystarczy zapytać - czy jesteś za energetyką jądrową? Wiele osób jest zdecydowanie przeciwko, ale chyba nie mniej - wypowiada się pozytywnie. Gdyby zaproponować wycieczkę do Czarnobyla, jeden powie z przestrachem „ za żadne skarby”, drugi powie z zapałem „jadę, choćby jutro”. Jedni protestują przeciwko przewozowi przez Polskę paliwa jądrowego do elektrowni na Słowacji, drudzy na to stukają się w czoło. Obojętnych jest jednak niewielu. Nic dziwnego – dotyczy to istotnych zagadnień naszego życia.
Słuchamy z zainteresowaniem różnych informacji: o Wielkim Wybuchu, o czarnych dziurach, o „Boskiej cząstce”.
Był kiedyś film „Anioły i Demony”, o antymaterii wykradzionej z największego Laboratorium Fizyki Jądrowej, CERN. Jakaś szkoła zorganizowała wycieczkę do CERN-u. W telewizji pojawiają się wiadomości o odkryciu nowej cząstki, ktoś powie o supersymeterii, ktoś o ciemnej materii, ktoś o „Wielkim Wybuchu” i dziwnej materii, która wyprodukowana w laboratoriach fizyków – zniszczy naszą planetę.
W tym wszystkim trzeba umieć się jakoś odnaleźć. Nie trzeba dać się zastraszyć, ale też nie można być naiwnym.
Na zadawane pytania trzeba nie tylko odpowiadać „nie chcę”, ale raczej „nie chcę (lub chcę), ponieważ…” W popularnej przed laty piosence „Nie bądź taki szybki Bill” były słowa „Przestań działać jednostajnie, porozmawiaj o Einsteinie.” Rzeczywiście, trzeba czasami zatrzymać swe pospieszne działania i chwilę spokojnie pomyśleć…
Sto lat, które minęły od pionierskich prac naszej słynnej rodaczki Marii Skłodowskiej Curie, zmieniły zupełnie poglądy na temat struktury materii i pozwoliły poznać, zrozumieć i korzystać z olbrzymiej energii i ogromnych możliwości tkwiących w materii jądrowej.
Możliwości te dotyczą nie samej tylko fizyki. Metody i techniki jądrowe (MTJ) znalazły zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach aktywności człowieka: zaczajając od ratowania zdrowia i życia, poprzez pomiary w miejscach niedostępnych lub/i odległych w czasie i przestrzeni, kończąc na zastosowaniach militarnych. MTJ - to unikalne narzędzie, które może być dobrze lub źle wykorzystane. A jak? – to już zależy od nas.
Dlatego MTJ trzeba znać i umieć się nimi posługiwać.
… i po to są te zajęcia… JP
?
Początek XX-go wieku Początek XXI-go wieku
10
-1m 10
-10m 10
-14m
Ewolucja naszej wiedzy na temat struktury materii
Kwarki - cząstki niezwykłe; mają nigdy nieobserwowany ułamkowy ładunek elektryczny, a kiedy próbuje się je rozdzielić ...
Para
kwarków Próbujemy
je rozdzielić.
Znowu pary
kwarków itd..
Jak uwolnić kwarki ?
Materia hadronowa:
kwarki uwięzione w
protonach i neutronach
Materia kwarkowa
Kwarki są swobodne i
mogą się przemieszczać.
?
...poprzez zderzenia
ciężkich jonów !!!
Obszar ściśnięty
I gorący
Obser- watorzy
Obser-
watorzy Uczestnicy
Zmiana gęstości, i temperatury, T
„Oto jest pytanie!”
podgrzać: T=1 000 000 000 000 K
ścisnąć
ρ=100 000 000 ton/cm3
09.10.2021
Phase diagram of strongly interacting matter
1eV=1.16*10
4K ρ
0≈ 2.8 × 10
14g/cm3 (0.16 fm
−3)
09.10.2021
Symulacja komputerowa zderzenia ciężkich jonów
09.10.2021
9
RHIC BRAHMS
PHOBOS PHENIX
STAR
AGS
TANDEMS
Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) at Brookhaven
1 km
animation by Mike Lisa
09.10.2021
Detektor STAR
w Brookhaven
Wizualizacja
śladów cząstek
Rezultat zderzenia jąder złota (
197Au+
197Au) przy energii w CMS:
200 GeV na nukleon, BNL, eksperyment STAR
E=mc 2 400➔4000
CERN – największe w świecie laboratorium
fizyki jądrowej
lotnisko w Genewie
tunel LHC
(długość 27 km, ok.100m
pod powierzchnią ziemi)
CERN
Meyrin
Kompleks akceleracyjny w CERN
Temperatura T=1.9 K=
-271.2
oC Próżnia
P=10
-10Tr Długość
tunelu
akceleratora L=27km
Głębokość tunelu akc.
H=100m
Magnesy nadprzewodzące:
Prąd elektryczny: I=11 700 A Pole magnetyczne: B=8.7 T CERN/LHC - Large Hardon Collider
(Wielki Zderzacz Hadronów)
W tych rurach krążą protony;
ich prędkość:
v=0.999999991c Energia: E
p=7 TeV
c – prędkość światła
LHC,
to prawdziwa księga rekordów
Guinnessa
ALICE – TPC - 2006
ALICE- 2008
http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/ALICEdet/index.html
Control Room eksperymentu „ALICE” w CERN
Każdy ma swój „wycinek”, za który jest odpowiedzialny.
CERN - przed wejściem głównym – flagi państw - członków CERN-u
W CERN jesteśmy
jako kraj
Jesteśmy, jako grupa
z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej
ALICE Pb+Pb, 2.76 TeV/A
QS+FSI
Particle correlations at small relative
velocities
Quantum Statistics (QS) and Final State Interaction (FSI)
Particle correlations as a tool
to measure space-time sizes of high energy collisions
Space-time sizes
(10
-15m, 10
-23s
(directly unmeasurable)
Momentum difference
(can be measured)
☺
reaction axis
fm MeV
c x
p =
; 197 . 3
Nasza tematyka:
Przylatujących
na lotnisko w Genewie wita foto-tablica...
CERN
Największe w świecie laboratorium fizyki gdzie narodził się World Wide Web...
... 5 minut stąd!
•nie biznes,
•nie wojsko,
•nie przemysł,
•nie polityka...
...to
FIZYKA !
...stworzyła potrzebę i znalazła rozwiązanie ,
z którego teraz korzysta cały świat !!!
Big Bang - Wielki Wybuch
(Narodziny Wszechświata)
Co wiemy o ewolucji Wszechświata?
promieniowanie reliktowe, T=2.7K prawo Hubble’a
13.8 *10
9lat temu
TERAZ WIELKI WYBUCH
1. Wszechświat miał swój początek.
2. Wszechświat się rozszerza.
3. Obserwujemy ok. 5% tego,
co stanowi Wszechświat !!!
Promieniowanie
dociera tez do nas
z kosmosu.
Promieniotwórczy gaz Radon znajduje się w powietrzu.
Do powietrza przenika z ziemi. Do budynków przenika przez szczeliny w ścianach.
Skutecznym sposobem na zmniejszenie stężenia radonu w
pomieszczeniach jest ich wietrzenie.
Procentowy skład dawki od różnych źródeł promieniowania jonizyjącego
Działalność Prezesa PAA oraz ocena stanu bezpieczeństwa Jądrowego i Ochrony Radiologicznej w Polsce w roku 2008, Warszawa, czerwiec 2009, str. 66
